KR890001845Y1 - 자기 감지기 및 자기 감지기용 자기투과 부품 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자기 감지기 및 자기 감지기용 자기투과 부품

제1도는 본 고안에 따른 자기 감지기의 횡단면도.

제2도는 스펙트럼 분석기에 의해 기록된 본 고안에 따른 자기 감지기의 것과 비교한 공지된 자기 감지기의 더높은 고조파 찌그럼과 잡음레벨을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 자기감지기 2 : 자기기록매체

3 : 자기저항소자 4 : 자기투과소자

6 , 7 : 자기투과부품 8 : 산화실리콘기판

9, 11,12 : 석영층 10 : 도전충

13 : 접속구멍 15 : 캡

본 고안은 측정 전류원에 접속시키기 위한 접점을 2개의 대향 단부에 갖고 있고 자화측이 자기 저항소자의 평면에 놓이는 자기 비등방성을 나타내는 가늘고 긴 자기 저항소자를 포함한 자기 감지기에 관한 것으로, 이 감지기는 한 평면에 배치되고 자기 저항소자에 의해 자기적으로 연결되도록 캡이 사이에 존재하는 2개의 자기투과 부품과, 이 2개의 부품들에 팽행하게 배치된 자기투과 물질의 몸체를 포함하고, 이 몸체의 한 단부는 캡으로 부터 떨어져 있는 2개의 부품중 제1 부품 단부에 자기적으로 결합되며, 캡으로 부터 떨어져 있는 자기 투과 부품중 제2 부품 단부는 외부 자계와 자속 결합 관계로 되기에 적합하게 되어 있다.

본 고안은 특히 자기 테이프나 디스크와 같은 자기 기록매체의 자계를 검출하기 위해 사용될 수 있는 자기 감지기에 관한 것이다.

2개의 자기투과 소자 사이의 캡을 연결시키는 자기 저항 소자의 기하학적인 배열은 미합중국특허 제3,921,217호에 기술되어 있다. 본질적으로 자기저항 소자는 저항-자계-곡선의 선형 영역으로 동작점을 이동시키기 위해 정적자계를 인가하도록 자기-저항 소자의 재생특성을 전형화시키는데 필요한 자기 바이어스 형태로 되거나, 전류 바이어스 자기-저항 소자로 될 수 있다.

이것은 한개 이상의 경사진 전기적으로 쉽게 도전되는 스트립들이 소자의 종축에 약 45°; 의 각으로 한 표면상에 제공되어 있는 자기 저항소자이다. 이 스트립들은 등가전위 스트립에 대해 직각으로 있는 소자내의 전류방향이 자화축에 약 45°의 각을 포함하도록 등가전위 스트립으로서 작용한다. 이 방법에서 이송특성은 선형으로 된다.

다른 자기 투입 소자나 귀환 리브(limb)와 함께 부분적으로 개방된 자기회로를 형성하는 캡(소위 자속도체)에 의해 분리된 2개의 자기투입 부품을 갖고 있는 상술한 형태의 감지기내에서, 사실상 자유(제2) 자기투과부품은 나타난 자계의 자속을 ˝흡입˝하여, 그것을 자기저항 소자에 결합시키므로 , 자속은 제1 자기투입부품과 자기투과 소자를 통해 귀환된다.

고감도를 위해, 다시 말하면 한 자속도체로 부터 나타난 자속을 자기저항 소자와 다른 자속도체에 최적하게 결합시키기 위하여, 자기저항소자와 자속도체 사이의 거리는 가능한한 좁게 되어야 한다는 것이 중요하다.

상기 거리가 좁아질수록, 자기저항 소자의 출력신호내의 잡음은 고조파 찌그러짐과 마찬가지로 증가하게 된다. 거리가 증가하게 되면, 잡음과 찌그러짐은 감소되나 감도도 감소하게 된다.

본 고안의 목적은 저잡음 및 낮은 찌그러짐 레벨과 고감도를 잘 조화시키는 상술한 형태의 자기 감지기를 제공하는 것이다.

이 목적을 위하여 본 고안에 따른 자기 감지기는 자기투과부품(자속도체)가 동일한 조성물로 된 자기투과 물질의 최소한 2개의 평행층으로 구성되고, 이 층들 사이에 다른 조성물로 된 층이 존재하는 것을 특징으로 한다.

잡음과 찌그러짐은 상기 자속 도체의 구조로 인해, 자기저항 소자와 이 자속 돌체 사이의 거리가 매우 좁을때, 현저하게 감소된다.

이 양호한 효과는 자속도체의 적층된 구조로 인하여 도메인(domain) 벽이 종래의 단일층 자기-저항 감지기의 자속 도체내에서 보다도 상기 이 구조내에서 훨씬적게 생기고, 이 결과로 자속도체와 자기-저항 소자의 중첩 지역내의 소수의 또는 전혀없는 도메인 벽이 자기저항 소자와 상호 작용한다는 사실에 기인한다.

자속 도체를 최적하게 동작시키기 위해서는 모든 2개의 자기 투과층(자속도체는 예를 들어 중간층에 의해 분리된 2개의 자기 투과층, 또는 모든 2개의 연속층이 중간층에 의해 분리된 4개의 자기 투과층으로 구성될 수 있다)사이의 중간층이 가능한한 얇아야 되며, 자기 투과층 사이의 자기-정적 결합이 가능한한 넓어야 된다는 것이 중요하다.

이 목적을 위해서는 중간층이 두께가 50nm를 초과하지 않는 경우가 좋고 더욱 양호하게는 두께가 10nm를 초과하지 않는 것이 좋다. 이 중간층은 비자성 물질로 구성될 수 있다. Ni-Fe 또는 Ni-Co의 자기 투과층을 결합시키기 위해서는, 예를 들면, Mo가 매우 적당하다. 중간층은 또한, 자기 재료가 상이한(포화) 자화력을 갖고 있고 즉 상이한 조성물로 이루어진 것이라면 그러한 자기 재료로 구성될 수도 있다. 예를 들어, Ni-Fe 합금내의 Ni-Fe비율이 변하면, 자화력도 변하는 자기 재료를 말한다.

상이한 조성물로 된 중간층을 실현시키는 가장 좋은 방법은 자기 투과층을 전기 도금으로 피착하고 피착 과정중에 짧은 기간동안 용기를 통하는 전류를 절반 차단시키거나 짧은 기간동안 전류세기를 절반으로 증가시키거나 감소시키는 것이다.

이 방법은 약간 다른 조성물로 된 중간층에 의해 분리된 제1 조성물로 된 최소한 2개의 자기투과층을 갖고 있는 자기 투과 부품을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면 본 고안을 더욱 상세하게 기술하겠다.

제1도는 화살표(14) 방향으로 감지기(1)를 지나 이동되는 자기 기록매체(2) 로 부터 발생하는 자계를 검출하도록 작용하는 감지기(1)을 도시한 것이다.

상기자계의 검출은 자기저항 소자(3) 의 상대 저항변화를 측정하므로써 이루어지는데, 자속은 한 연부와 반대로 위치해 있는 자기 투과 부품(6, 소위 자속 도체) 를 통하여 상기 자기 저항 소자(3)에 인가되는 반면(7)과 상기 자속은 다른 연부와 반대로 배치된 자기투과 부품 이것과 결합한 자기 투과 소자(4)를 통해 기록매체로 귀환된다.

바람직한 경우에, 본 고안에 따른 감지기는 전류가 통과하는 경우에 자계(직류 전압)가 발생되어 자기 저항소자(3)의 변환 특성이 선형화되게 하는 도전성 와이어(10)을 포함한다. 부품(6 및 7)은 대략 Ni80％와 Fe20％로 된 닉켈-철 합금과 같은 고 자기 투과 물질로 되어 있고, 부품(6)은 기록매체(2)와 접하도록 배치되고 부품(7)은 귀환 림브(4)에 결합되도록 배치되어 있다.

자속 도체(6 및 7)을 사용하므로서 생긴 부수적인 장점은 자기 저항 소자가 이동 자기 기록매체와 직접 접촉하지 않기 때문에 기계적인 손실이 없고 전기 저항에 영향을 미치어 잡음이 생기게 하는 온도변화가 거의 생기지 않는다는 것이다.

또한, 판독되는 트랙의 폭는 이 트랙폭과 동일한 폭으로 된 자속도체(6)을 사용함으로써 더욱 명확하게 정해진다.

본 고안에 따른 감지기는 적당한 마스크를 통해 박층구조를 사용될 수 있으므로, 다음과 같은 것들이 연속적으로 제공된 기판을 포함하고 있는 다중층 구조로 될 수도 있다. 즉, 자기투과 물질로 된 제1층, 석영으로 된 제1 절연층, 자기 저항층, 석영으로 된 제2 절연층, 및 자기 저항층으로 된 중심 부분과 반대로 배치된 중간공간에 의해 두부분으로 분리되고 구중 한부품은 석영층내의 접속구멍을 통해 제1층에 접속되는 자기 투과 물질로 형성되고 중간층에 의해 분리된 최소한 2개의 보조층으로 구성된 제2층.

이 분야에 숙련된 기술자들은 본 고안의 배경을 벗어나지 않고도 본 고안을 여러가지로 변경할 수도 있다.

이러한 자기 감지기는 다음과 같이 만들어질 수 있다. 즉, 닉켈-철층은 3.5㎛의 두께로 산화 실리콘기판(8)위에 스퍼터(Sputter)된다.(스퍼터링 용량 : 1.25w/㎠, 10%바이어스, 아르곤 압력 : 8미리바). 이 수단은 예를들어 2mm의 두께로 된 Ni-Zn 페라이트로 된 웨어퍼가 기판으로 사용된 경우에 생략될 수 있다. 바람직한 패턴은 사진 석판 방법에 의해서 층(4)에서 식각되는데, 이것은 대량의 감지기가 일시에 기판(8) 위에 제공된다는 사실에 관련된다. 니켈-철패턴의 연부는 다음 층들은 피착하는 동안 압축되지 못하도록 하기 위해 약30°의 경사각을 나타낸다.

네덜란드왕국 공개특허공보 제 73 17 143호에는 상부 박층을 사용하여 상기 경사각을 식각할 수 있는 방법에 대해서 기술되어 있다.

우선 340mm 두께의 석영층(9)이 다수의 보조층(도시하지 않음)으로 구성될 수 있는 도전층(10) 다음에 있는 층(4)위에서 스퍼터된다.(스퍼터링 용량 : 1w/㎠ 10%바이어스, 아르곤 압력 : 10밀리바) 층(10)의 경우에는, 예를들어, 우선 20mm의 Me, 그다음 300mm의 Au 끝으로 10nm의 Mo가 스퍼터 된다(스퍼터링 용량 : 0.5w/㎠ 아르곤 압력 : 10밀리바).

층(9)에 대한 것과 동일한 방법으로 두께가 50mm인 석영층(11)은 층(10) 위에 스퍼터된다. 그다음 자기 저항물질이 50nm 내지 100nm 사이의 두께로 자계내의 스퍼터된다. 자기 저항 물질은 바람직한 형태(스트립형 층3)로 식각되고 알루미늄층(도시하지 않음)은 20nm 의 두께로 스퍼터 된다. 바람직한 형태로 식각되는 이 층에 의해서 전기회로에 필요한 접속이 취해진다.

그 다음 500nm의 두께의 석영층(12)이 스퍼터 되어 그후에 접속구멍(13)이 석영층을 통해 식각된다. 자속도체(6 및 7)은 자속도체(7)이 접속구멍(13) 지역에서 층(4)와 접촉하도록 피착되므로, 층(6,7 및 4)는 자기 회로를 형성한다. 자속도체(6 및 7)은 사진 석판 방법에 의해서 바람직한 형태로 제공된다. 이것은 자기 저항층(3)의 감지기와 반대 위치에 있는 캡(15)를 특징으로 한다.

스트립(3)으로부터 또는 이 스트립(3)으로 최대 자속이송을 하기 위하여, 갬의 연부는 경사지게 되어 있다. 활성활될때 고정 자계를 발생시키도록 작용하는 자기저항 스트립(3)의 접속부와, 도체(10)의 접속부는 필요한 경우, 이것들의 오믹 저항성을 감소시키고 외부 전기 회로와의 접속부를 쉽게 만들기 위해 스퍼터링 또는 전기도금 방법에 의해 더 두껍게 만들어질 수 있다.

본 고안의 특징은 증기 피착, 스퍼터 또는 전기도금 될 수 있는 자속도체(6 및 7)의 적층 구조이다.

스퍼터링하는 경우에는, 자기 저항층을 피착할때에는 동일한 과정이 사용된다(스퍼터링 용량 : 1.2w/㎠, 아르곤 압력 : 10밀리바). 스퍼터링에 의해 얻어진 구조는 예를 들어 두께가 150nm인 NiFe층(16), 두께가 5nm인 Mo층(17) 및 두께가 150nm인 NiFe층(18)을 갖거나(제1도에 A삽입), 두께가 5nm인 3개의 Mo층(20, 22, 24)에 의해 분리된 두께가 80nm인 4개의 중첩된 NiFe층(19, 21, 23, 25)를 갖는다.(B삽입). 전기 도금의 경우에는 피착 과정동안 층 조성물을 변화시키는 방법이 여러가지가 있다. 예를들어, 전류 밀도가 증가하면 NiFe층내의 Ni성분이 증가하게 되고 피착시간이 짧으면 Fe성분이 증가하게 된다.

자기저항 스트립(3)은 제1도에 도시한 바와 같은 자속도체(6, 7)내에 뿐만 아니라 자속도체(6,7) 외측에도 배치 될 수 있다. 이것은 갭길이, 즉 기록매체 부근의 층(4)와(6)사이의 거리를 1㎛ 이하로 작게할 수 있게 한다.

본 고안에 따른 자기 감지기의 특성을 결정하기 위해서, 감지기는 자기 기록매체 계통(주파수 1KHz)에 사용되었다. 감지기의 출력신호내의 높은 고조파는 스펙트럼 분석기에 의해 분석되고 단일층 자속 도체로 된 종래의 감지기의 것과 비교되었다. 이 2개의 경우에 자기 저항 스트립(3)과 자속 도체(6, 7) 사이의 거리는 약 400nm이었다. 이 결과는 측정 주파수의 함수로서 출력신호 Vo를 도시한 제2도에 도시되어 있다.

상부 스펙트럼은 종래의 감지기에 속하고, 하부 스렉트럼은 본 고안에 따른 감지기에 속한다. 하부 스펙트럼의 경우에 높은 고조파와 잡음 레벨이 모두 현저하게 낮아진다는 것을 알수 있다.

Claims (5)

1. 자화용이 축이 가늘고 긴 자기-저항 소자의 주평면에 있고, 자기 비등방성을 나타내는 가늘고 긴 자기-저항 소자와, 두개의 자기 투과 부품 사이에서 자기 저항소자에 의해 자기적으로 연결되는 갭이 존재하는 한 평면에 배치된 두개의 자기 투과 부품과, 상기 2개의 자기 투과 부품에 평행하게 배치되어 있고 갭으로부터 떨어져 있는 두 부품중 제1 부품 단부에 자기적으로 결합된 한 단부를 갖고 있는 자기 투과 물질의 몸체를 포함하며, 갭으로부터 떨어져 있는 제2 자기 투과 부품의 한 단부가 외부 자계와의 자속 결합 관계를 갖도록 적합되어 있는 자기 감지기에 있어서, 자기 투과 부품은 각각 제1 합성물로 된 적어도 두개의 자기 투과 물질의 평행층으로 구성되고, 제1 합성물과 다른 제2 합성물로 된 중간층은 두 평행층 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 감지기.
2. 제1항에 있어서, 중간층의 두께가 10nm를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 자기 감지기.
3. 제1항에 또는 제2항에 있어서, 중간층은 비자성 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 자기 감지기.
4. 제3항에 있어서, 비자성 물질층이 Mo로 구성된 것을 특징으로 하는 자기 감지기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자기 투과 물질층이 제1의 Ni/Fe 비율의 Ni-Fe 합금으로 구성되고, 중간층이 제2의 Ni/Fe 비율의 Ni-Fe 합금으로 구성된 것을 특징으로 하는 자기 감지기.